CN117317477A - 电池壳体及电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池壳体及电池。电池壳体包括底壳和上盖，所述底壳包括底板部、侧壁部以及外凸缘，所述侧壁部设置于所述底板部的外周并与所述底板部围设成安装槽，所述外凸缘位于所述侧壁部的顶端并向外凸设于所述侧壁部，且所述外凸缘沿所述安装槽的周向延伸，所述外凸缘靠近所述侧壁部的一侧设置有弧形段，所述外凸缘通过所述弧形段与所述侧壁部连接；所述上盖通过焊缝焊接固定在所述外凸缘上，且所述上盖与所述外凸缘之间的所述焊缝至少部分位于所述弧形段上。本申请的电池壳体及电池可以解决现有技术中的金属壳体电池的密封良率低的技术问题。

Description

电池壳体及电池

技术领域

本申请涉及充放电装置技术领域，具体而言，涉及一种电池壳体及电池。

背景技术

目前，市面上的金属壳体电池包括底壳、上盖以及电芯组件等结构。其中，上盖通常采用焊接的方式焊接在底壳上并与底壳围设形成安装槽，电芯组件安装在安装槽内。

目前的金属壳体电池存在能量密度低的问题，参见图1所示，为了提高金属壳体电池的能量密度，现有技术中常常采用在底壳11的开口边缘向外折弯形成具有一定弧度、且比较窄的外凸缘113的结构提升金属壳体电池的能量密度。这种结构中，通常将上盖12焊接在外凸缘113外侧，即外凸缘远离开口边缘的一侧上，由于外凸缘113比较窄，上盖与外凸缘113的焊接位置容易发生泄漏，进而容易降低金属壳体电池的密封良率。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种电池壳体及电池，以解决现有技术中的金属壳体电池的密封良率低的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种电池壳体，包括：

底壳，所述底壳包括底板部、侧壁部以及外凸缘，所述侧壁部设置于所述底板部的外周并与所述底板部围设成安装槽，所述外凸缘位于所述侧壁部的顶端并向外凸设于所述侧壁部，且所述外凸缘沿所述安装槽的周向延伸，所述外凸缘靠近所述侧壁部的一侧设置有弧形段，所述外凸缘通过所述弧形段与所述侧壁部连接；

上盖，所述上盖通过焊缝焊接固定在所述外凸缘上，且所述上盖与所述外凸缘之间的所述焊缝至少部分位于所述弧形段上。

进一步地，所述弧形段包括圆弧段，所述圆弧段与所述侧壁部和所述外凸缘均相切连接，且所述外凸缘垂直于所述侧壁部。

进一步地，所述圆弧段包括远离所述侧壁部的第一顶点，所述焊缝的中心线与所述第一顶点之间的距离F1满足关系式：0＜F1≤R1，其中，R1为所述圆弧段的半径。

进一步地，所述焊缝的中心线与所述侧壁部的内侧壁面之间的距离F2满足关系式：R1/2＜F2＜R1，其中，R1为所述圆弧段的半径。

进一步地，所述上盖靠近所述外凸缘的侧面设置有环形凸起，所述上盖、所述环形凸起以及所述弧形段围设形成储料区，所述焊缝至少部分位于所述储料区内。

进一步地，所述环形凸起的横截面包括半圆形面。

进一步地，所述弧形段包括圆弧段，所述圆弧段的半径R1与所述半圆形面的半径R2满足关系式：(R2^2+2*R1*R2)^0.5-R2≥0.1*R1，其中，R1≥0.1mm。

进一步地，在所述电池的横截面内，所述储料区的面积为(4-π)*R1^2/4，所述储料区与所述焊缝的重叠率H满足关系式：5％≤H≤70％。

进一步地，所述环形凸起至少部分熔融后形成所述焊缝的至少部分。

另一方面，本申请还提供了一种电池，所述电池包括上述的电池壳体。

在本申请中，由于本申请中的焊缝至少部分位于弧形段上，相对于现有技术中将上盖焊接在外凸缘上的方式而言，本申请中使焊缝至少部分位于弧形段上，因此，在相同体积的焊缝下，本申请中可以将外凸缘的宽度设置得更窄，焊缝相对于现有技术，向靠近电芯的方向移动，可减少外凸缘的长度，能够进一步提高本申请中的电池的能量密度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请的背景技术中提及的金属壳体电池的局部剖视图；

图2为本申请实施例公开的电池的分解图；

图3为本申请实施例公开的一种电池壳体的局部剖视图；

图4为本申请实施例公开的另一种电池壳体的局部剖视图；

图5为本申请实施例公开的第三种电池壳体(底壳和上盖未焊接)的局部剖视图；

图6为本申请实施例公开的第三种电池壳体(环形凸起被局部熔融)的局部剖视图；

图7为本申请实施例公开的第三种电池壳体(环形凸起被全部熔融)的局部剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、底壳；111、底板部；112、侧壁部；1121、内侧壁面；113、外凸缘；114、弧形段；12、上盖；121、环形凸起；20、焊缝；30、电芯；40、储料区。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参见图2至图7所示，根据本申请的实施例，提供了一种电池，本实施例中的电池尤其可以是锂离子电池。

本实施例中的电池包括电池壳体和电芯30。其中，电池壳体为金属壳体，该金属壳体例如可以是钢壳、铁壳等结构。该电池壳体包括底壳11和上盖12。底壳11包括底板部111、侧壁部112以及外凸缘113。侧壁部112设置于底板部111的外周并与底板部111围设成安装槽，电芯30安装在该安装槽内，外凸缘113位于侧壁部112的顶端并向外凸设于侧壁部112上，且外凸缘113沿安装槽的周向延伸，该外凸缘113靠近侧壁部112的一侧设置有弧形段114，该外凸缘113通过该弧形段114与侧壁部112连接。上盖12通过环形焊缝20焊接固定在外凸缘113上，在焊缝20的横截面内，焊缝20关于焊缝的中心线(图2中的X所指示的线条)为非对称结构，且上盖12与外凸缘113之间的焊缝20至少部分位于弧形段114上。

在本申请的结构中，底壳11通常为一冲压结构，底板部111、侧壁部112、外凸缘113以及弧形段114一体成型设置，侧壁部112围设在底板部111的外周并形成安装槽，便于对电芯30进行安装。外凸缘113设置于侧壁部112的顶端并通过弧形段114过渡连接，更适于加工。该外凸缘113沿安装槽的周向延伸，可以形成一个环形的外凸缘113结构，组装时，上盖12通过环形焊缝20焊接固定在该环形的外凸缘113，焊接好之后，上盖12与外凸缘113之间可以通过该环形焊缝20实现密封。

由于本申请中的焊缝20至少部分位于弧形段114上，相对于现有技术中将上盖12焊接在外凸缘113上的方式而言，本实施例中使焊缝20至少部分位于弧形段114上，在相同宽度(外凸缘113沿安装腔的内外方向的宽度)的外凸缘113上进行焊接时，本实施例中的电池壳体的焊缝20的熔池比现有技术中的焊缝20(参见图1所示)的熔池的体积更大，本实施例中的电池壳体的结构强度更高，密封性能更好。此外，在相同体积的焊缝20下，本实施例中可以将外凸缘113的宽度(外凸缘113沿安装槽的内外方向的宽度)设置得更窄，焊缝20相对于现有技术，向靠近电芯30的方向移动，可减少外凸缘113的长度，能够进一步提高本实施例中的电池的能量密度。

可见，本实施例通过使焊缝20至少部分位于弧形段114上，可以提高电池壳体的结构强度和密封良率，且能够在一定程度上提高本电池的能量密度。

具体来说，本实施例中的弧形段114包括圆弧段，该圆弧段与侧壁部112和外凸缘113均相切连接，且外凸缘113垂直于侧壁部112。实际加工时，外凸缘113可以通过冲压等方式折弯形成在侧壁部112的顶部，此时，外凸缘113与侧壁部112之间形成前文所述的弧形段114，结构稳定可靠。与此同时，将弧形段114设置为圆弧段，并使得外凸缘113与侧壁部112垂直，更适于保证整个电池壳体的结构强度，避免电池壳体出现尖锐的棱边，且上盖12与外凸缘113之间为面面接触，更适于上盖12与外凸缘113焊接固定。

进一步地，本实施例中的圆弧段包括远离侧壁部112的第一顶点，即圆弧段上处于最顶部的端点，焊缝20的中心线(图中的X所指示的线条)与第一顶点之间的距离F1满足关系式：0＜F1≤R1，其中，R1为圆弧段的半径。可以理解的是，这里的圆弧段的半径为圆弧段的圆心至圆弧段的外壁面的半径，具体可以参见图2中所标示的R1；焊缝20的中心线为过焊缝20宽度方向的中点，且垂直于外凸缘113所处平面的线。当F1≤0时，焊缝20与圆弧段的重叠区域比较小或者无重叠区域，不便于将上盖12焊接在比较窄的外凸缘113上；当F1＞R1时，焊缝20容易超出圆弧段的外边缘，同样不便于将上盖12焊接在外凸缘113上，且焊接好之后的电池壳体容易发生密封失效。在本实施例中，通过使0＜F1≤R1，可以保证焊缝20尽可能地位于圆弧段上，进而可以提高电池壳体的结构强度和密封性能，且能够在一定程度上提高本电池的能量密度。

进一步地，焊缝20的中心线与侧壁部112的内侧壁面1121之间的距离F2满足关系式：R1/2＜F2＜R1，其中，R1为圆弧段的半径。当F2≤R1/2时，焊缝20与圆弧段的重叠区域比较小或者无重叠区域，焊缝更靠近外凸缘113，不便于将上盖12焊接在比较窄的外凸缘113上；当F2＞R1时，焊缝20容易超出圆弧段的外边缘，同样不便于将上盖12焊接在外凸缘113或者圆弧段上，且焊接好之后的电池壳体容易发生密封失效。也即是说，本实施例通过使R1/2＜F2＜R1，可以使得焊缝20尽可能地位于圆弧段上，而不会超过圆弧段而完全设置于外凸缘113上或者位于底壳11的外部。

进一步地，在焊缝20的横截面内，沿电池的高度方向截切焊缝20得到的截面，焊缝20关于焊缝20的中心线X为非对称结构，也即是说，本实施例中的焊缝20不会伸入电池壳体的内部，焊接上盖12和底壳11时的熔池不会朝向安装槽的内部凸起，避免焊缝20占用电池壳体的内部空间，能够在一定程度上提高电池的能量密度。

参见图5至图7所示，根据本申请的另一实施例，提供了一种电池壳体，该电池壳体的结构图2至图4的结构基本一致，所不同的是，本实施例中的上盖12靠近外凸缘113的表面设置有环形凸起121，该环形凸起121与弧形段114的外表面接触，上盖12、环形凸起121以及弧形段114围设形成储料区40，焊缝20至少部分位于储料区40内。由于本实施例中的上盖12上设置有环形凸起121，该环形凸起121可以与上盖12以及弧形段114围设形成上述的储料区40，如此，在焊接上盖12和底壳11的过程中，该储料区40可以对熔融物质进行存储，避免上盖12或者底壳11被熔化后形成的熔融物质沿底壳11的外侧壁流出，能够提高焊接过程中的熔池体积，进而可以提高本实施例中的焊缝20的体积，最终可以达到提高电池壳体的结构强度和密封性能的目的。

与此同时，在焊接上盖12和底壳11的过程中，焊头更适于朝向靠近环形凸起121的一侧倾斜，环形凸起121的存在，更适于产生体积更大的熔池，焊缝20可以尽可能地远离外凸缘113，该外凸缘113可以做得更窄，更便于提高电池的能量密度。

可选地，本实施例中的环形凸起121的横截面为半圆形面，该环形凸起121的横截面为沿底壳11的高度方向截切环形凸起121得到的截面。通过将环形凸起121设置为横截面为半圆形面的结构，更适于环形凸起121与弧形段114的外表面接触，避免两者之间产生缝隙，焊接好之后，电池壳体的密封性更高。当然，在本申请的其他实施例中，环形凸起121还可以是横截面为方形、三角形、椭圆形或者其他异形形状的结构，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。

进一步地，本实施例中的圆弧段的半径R1与半圆形面的半径R2满足关系式：

(R2^2+2*R1*R2)^0.5-R2≥0.1*R1，其中，R1≥0.1mm。如此设置，可以保证环形凸起121可以尽快能地靠近圆弧段设置，能够在一定程度上保证储料区40的内部体积，与此同时，满足该关系式，装配上盖12和底壳11时，不容易出现干涉现象(即上盖12的下表面不能够与外凸缘113的上表面接触)。

在电池的横截面内，即沿电池的高度方向截切电池得到的截面内，储料区40的面积为(4-π)*R1^2/4，储料区40与焊缝20的重叠率H(即储料区40的面积/焊缝20的面积)满足关系式：5％≤H≤70％，例如H可以是5％、15％、25％、35％、45％、55％、65％或者70％等。当H小于5％时，储料区40比较小，不便于存储熔融物质；当H大于70％时，储料区40比较大，对应的环形凸起121与圆弧段之间的距离比较远，焊缝20更偏离于底壳11的外侧壁，焊接还底壳11和上盖12之后，密封良率比较差。也即是说，本实施例中通过使5％≤H≤70％，可以有效利用储料区40，并能够兼顾电池壳体焊接密封性。

另外，在本实施例中，环形凸起121至少部分熔融后形成焊缝20的至少部分，也即是说，在焊接上盖12和底壳11时，环形凸起121可以被部分熔融或者全部熔融焊接固定在底壳11上，能够在一定程度上提高本实施例中的电池壳体的结构强度和密封性。

根据以上的描述可以知道，本申请的电池壳体至少具有如下技术效果：

(1)本申请通过使焊缝至少部分位于弧形段上，可以提高电池壳体的结构强度和密封良率，且能够在一定程度上提高本电池的能量密度。

(2)本申请中的焊缝为非对称结构，焊接上盖和底壳时的熔池不会朝向安装槽的内部凸起，避免焊缝占用电池壳体的内部空间，能够在一定程度上提高电池的能量密度。

(3)本申请中的环形凸起可以与上盖以及弧形段的外表面围设形成上述的储料区，如此，在焊接上盖和底壳的过程中，该储料区可以对熔融物质进行存储，避免上盖或者底壳被熔化后形成的熔融物质沿底壳的外侧壁流出，能够提高焊接过程中的熔池体积，进而可以提高本实施例中的焊缝的体积，最终可以达到提高电池壳体的结构强度和密封性能的目的。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池壳体，其特征在于，包括：

底壳(11)，所述底壳(11)包括底板部(111)、侧壁部(112)以及外凸缘(113)，所述侧壁部(112)设置于所述底板部(111)的外周并与所述底板部(111)围设成安装槽，所述外凸缘(113)位于所述侧壁部(112)的顶端并向外凸设于所述侧壁部(112)，且所述外凸缘(113)沿所述安装槽的周向延伸，所述外凸缘(113)靠近所述侧壁部(112)的一侧设置有弧形段(114)，所述外凸缘(113)通过所述弧形段(114)与所述侧壁部(112)连接；

上盖(12)，所述上盖(12)通过焊缝(20)焊接固定在所述外凸缘(113)上，且所述上盖(12)与所述外凸缘(113)之间的所述焊缝(20)至少部分位于所述弧形段(114)上。

2.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述弧形段(114)包括圆弧段，所述圆弧段与所述侧壁部(112)和所述外凸缘(113)均相切连接，且所述外凸缘(113)垂直于所述侧壁部(112)。

3.根据权利要求2所述的电池壳体，其特征在于，所述圆弧段包括远离所述侧壁部(112)的第一顶点，所述焊缝(20)的中心线与所述第一顶点之间的距离F1满足关系式：0＜F1≤R1，其中，R1为所述圆弧段的半径。

4.根据权利要求2所述的电池壳体，其特征在于，所述焊缝(20)的中心线与所述侧壁部(112)的内侧壁面(1121)之间的距离F2满足关系式：R1/2＜F2＜R1，其中，R1为所述圆弧段的半径。

5.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述上盖(12)靠近所述外凸缘(113)的侧面设置有环形凸起(121)，所述上盖(12)、所述环形凸起(121)以及所述弧形段(114)围设形成储料区(40)，所述焊缝(20)至少部分位于所述储料区(40)内。

6.根据权利要求5所述的电池壳体，其特征在于，所述环形凸起(121)的横截面包括半圆形面。

7.根据权利要求6所述的电池壳体，其特征在于，所述弧形段(114)包括圆弧段，所述圆弧段的半径R1与所述半圆形面的半径R2满足关系式：(R2^2+2*R1*R2)^0.5-R2≥0.1*R1，其中，R1≥0.1mm。

8.根据权利要求5所述的电池壳体，其特征在于，在所述电池的横截面内，所述储料区(40)的面积为(4-π)*R1^2/4，所述储料区(40)与所述焊缝(20)的重叠率H

满足关系式：5％≤H≤70％。

9.根据权利要求5所述的电池壳体，其特征在于，所述环形凸起(121)至少部分熔融后形成所述焊缝(20)的至少部分。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1至9中任一项所述的电池壳体。